삼각과 사각 Weir 실험

본 내용은 " [수리학실험]삼각과 사각 Weir " 의 원문 자료에서 일부 인용된 것입니다. 2023.09.18

문서 내 토픽

• 1. 위어의 유량 측정

  수공학에서 위어는 하천이나 개수로의 흐름을 조절하는 데 사용되며, 위어 상류의 수위만을 측정하여 유량을 산정할 수 있어 유량 측정 장치로 많이 사용된다. 본 실험에서는 삼각 위어와 사각 위어에서의 월류 수심을 측정하여 유량 계수를 산출하고, 실험식에 의해 구한 계산 유량과 실제 유량을 비교 검토하고자 한다.

• 2. 위어의 이론 및 원리

  위어 위로 월류하는 흐름의 에너지 방정식을 수립하여 사각 위어와 삼각 위어의 이론적인 유량 공식을 도출하였다. 그러나 실제로는 월류 수맥이 수평 및 연직 면상에서 크게 수축되므로 실제 유량은 이론 공식보다 작으며, 유량 계수를 곱해 주어야 한다. 유량 계수는 실험 자료로부터 구할 수 있다.

• 3. 위어 실험 장치 및 구성 요소

  위어 실험 장치는 위어, 수로, 위어판 등으로 구성된다. 수로는 내구성 있는 재질로 제작하며, 수면의 파동을 방지하기 위해 정류 장치를 설치한다. 위어판은 3mm 이상의 두께를 가진 철판으로 제작하며, 가장자리 처리와 보강재 설치 등의 세부 사항을 고려한다.

• 4. 실험 방법 및 절차

  실험 절차는 다음과 같다. 1) 위어를 상류 저류조 하단에 장착한다. 2) 하부 저류조 배수 밸브를 열어둔다. 3) 펌프를 작동시켜 유량을 조절한다. 4) 수주의 높이를 측정한다. 5) 삼각 위어와 사각 위어의 월류 수심 H를 측정한다. 6) 실험이 끝나면 물을 완전히 배수하고 다음 유량에 대해 동일한 실험을 반복한다.

• 5. 실험 결과 및 토의

  실험 결과, 사각 위어와 삼각 위어에 대한 수심, 높이차, 유량 데이터를 얻을 수 있었다. 그러나 실제 유량을 측정하지 않아 유량 계수를 산정할 수 없었다는 점이 아쉬웠다. 실제 유량을 측정했다면 이론 공식과 실제 유량의 차이를 통해 유량 계수를 계산할 수 있었을 것이다. 실험의 오차 원인으로는 위어의 완전한 물 밀폐 실패와 육안 측정의 한계 등을 생각해 볼 수 있다.

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• 1. 주제2: 위어의 이론 및 원리

  위어의 유량 측정 원리는 베르누이 정리에 기반합니다. 위어 전단면에서 유속이 증가하면 압력이 감소하게 되고, 이에 따라 수위가 상승하게 됩니다. 이러한 수위 변화를 측정하여 유량을 계산할 수 있습니다. 위어의 형상에 따라 유량 계산식이 달라지며, 일반적으로 직사각형 위어, 삼각형 위어, 원형 위어 등이 사용됩니다. 위어 설치 시 유입부와 유출부의 조건, 수로 단면적, 수심 등 다양한 요인을 고려해야 합니다. 이론적 계산과 실험적 검증을 통해 위어의 유량 측정 정확도를 높일 수 있습니다.

• 2. 주제4: 실험 방법 및 절차

  위어 실험을 수행할 때는 다음과 같은 절차를 따르는 것이 일반적입니다. 먼저 실험 장치를 설치하고 초기 조건을 설정합니다. 그 다음 다양한 유량 조건에서 위어 전단면의 수위를 측정합니다. 측정된 수위 데이터를 바탕으로 유량 계산식을 이용하여 유량을 계산합니다. 이 때 실험 조건에 맞는 적절한 유량 계산식을 선택해야 합니다. 실험 결과를 분석하고 오차 요인을 파악하여 실험 정확도를 높일 수 있습니다. 또한 실험 결과를 이론적 계산 결과와 비교하여 실험 방법의 타당성을 검증할 수 있습니다.